Szegedi Tudományegyetem Elméleti orvostudományok doktori iskola

Szegedi Tudományegyetem Elméleti orvostudományok doktori iskola

Nem-szindrómás halláskárosodások Magyarországon: molekuláris biológia és klinikai adatok

PhD értekezés tézisei Nagy Attila

Témavezető Dr. habil. Kiss József Géza

Fül-orr-gégészeti és fej-, nyaksebészeti klinika Szeged 2010

Nem-szindrómás halláskárosodások Magyarországon: molekuláris biológia és klinikai adatok Nagy Attila

1. Bevezetés A halláskárosodások a leggyakoribb érzékszervi rendellenességek. Az esetek mintegy 40%-ában ismeretlen az eredetük. Körülbelül 30%-ban genetikai hátterű a probléma, ebből 3% a szindrómás, 27% körüli a nemszindrómás esetek aránya. Prenatális okok (rubeola, intrauterin CMV fertőzés, anya alkohol abúzusa, malformációk, stb) 11-12%-ban, míg perinatális okok (születéskori oxinéniányos állapot, koraszülés) 9%-ban felelősek a halláskárosodásokért. Postnatális okok (meningitis, traumák, kemo- és antibiotikum terápiák) 6-8%-ot tesznek ki. A nem-szindrómás, genetikai eredetű hallásvesztés körülbelül minden ezredik újszülöttnél tapasztalható. Az esetek 60-70%-ban öröklődik, az érintettek mintegy négyötödénél autoszómás recesszív módon. Ezeknél a pacienseknél a fenotípus változatos lehet. Éppúgy előfordulhat súlyos fokú halláskárosodás, vagy teljes hallásvesztés, mely már csecsemő korban jelentkezik, stabilan megmarad és a teljes hallható frekvenciatartományt érinti, mint a beteg 20-as, 30-as éveiben kezdődő, lassan progrediáló, közepes fokúnál nem súlyosabbá váló hallásromlás. Akiknél a születés után, vagy kisgyermekkorban jelentkezik a probléma, legtöbbször nem tanulnak meg beszélni, és jelbeszéddel kommunikálnak. A nemszindrómás hallásvesztés korai, csecsemőkori detektálása lehetővé teszi, hogy ezek a gyermekek megfelelő célzott kezelésben (pl. cochleáris implantácó) részesüljenek, így teljes értékű tagjává váljanak a társadalomnak. Minél hamarabb megállapítható a hallásvesztés pontos oka, annál nagyobb az esély, hogy ezek a gyermekek megfelelő kezelés hatására jól, vagy akár kitűnően megtanuljanak beszélni. A hallásvizsgálatok kivitelezése újszülött, illetve kisgyermekkorban nehéz feladat. Az úgynevezett „szubjektív” hallásvizsgálati módszerek a vizsgált személy visszajelzésén alapulnak. Ez olyan szintű tudatosság meglétét feltételezi, mely szerint az illetővel kommunikálni lehet, elmagyarázni neki, milyen jellegű lesz a feladat, és az elvárt visszajelzés módját is meg kell értenie, azaz jeleznie kell, mit hall, mennyire jól hallja (érti) és esetleg azt is, melyik oldalon. Kisgyermekek audiológiai vizsgálata jól képzett asszisztenciát, megfelelően kialakított vizsgálati helységet igényel, valamint jó eredménnyel csak 2-3 éves kortól alkalmazható. A hallásvizsgálatok másik nagy csoportját az úgynevezett objektív audiometriai vizsgálatok alkotják. Közös jellemzőjük, hogy fizikai, vagy elektrofiziológiai paraméterek mérésével gyűjtünk információt a vizsgált személy hallásának állapotáról. Együttműködést semmilyen formában nem igényelnek. A legfontosabb, rutinszerűen alkalmazott vizsgálatok közül első a tympanometria, amivel a dobhártya állapotát vizsgálhatjuk, és a dobüreg légtartóképességéről, esetleges folyadéktartalmáról is felvilágosítást ad. A hallócsontok láncolatának állapotáról is ad információt az eljárás. A belső fül vizsgálatára a leggyakrabban az úgynevezett otoakusztikus emisszió valamelyik formáját használjuk. Ezen vizsgálat során a cochlea (külső) szőrsejtjeinek az állapotáról kapunk felvilágosítást, megmutatja a szőrsejtek bármilyen okból bekövetkező pusztulását. A szegedi klinikán az úgynevezett disztorziós otoakusztikus emissziót alkalmazzuk (DPOAE). A hallópálya kezdeti szakaszát vizsgálhatjuk az agytörzsi kiváltott válaszok (BERA – Brainstem Evoked Response Audiometry) felhasználásával. Amennyiben az előbb említett (objektív) vizsgálati módszerek egyikével sem sikerül kimutatni a halláskárosodást, de tudjuk, hogy fennáll, nagy valószínűséggel ún. idegi típusú halláscsökkenéssel, retrocochlearis laesioval állunk szemben. A BERA lehetőséget ad arra is, hogy a hallásküszöböt megbecsüljük. Mivel regisztrációja során kicsi,

1


µV nagyságrendű potenciálokat mérünk, sokáig kell mozdulatlanul feküdni. Ezt kisgyermekek esetében altatással oldják meg, mely sajnos kockázattal jár. A nem-szindrómás hallásvesztés hátterében rejlő mutációk detektálása igen komplikált, mivel sok gén sok régiójának mutációja okozhatja. Elsőként a GJB2 (a gap junction beta-2 alegységet kódoló) gént azonosították, melynek mutációja felelős a nemszindrómás hallásvesztés kialakulásáért. Manapság már körülbelül 40 génről bizonyították be, hogy mutációik felelősek a kórkép kialakulásáért. Az azonosított géneken belül is számos polimorfizmust írtak le. Az európai populációban a GJB2 gén mutációi körülbelül 7-15%-ban felelősek a nem-szindrómás hallásvesztés kialakulásáért. A leggyakoribb GJB2 mutáció a 35delG mutáció, melyre nézve az európai populáció körülbelül 1,5-3%-a hordozó. A GJB2 gén esetén alkalmazott módszer a mutációk felderítésére a többi ismert gén esetében nem alkalmazható a klinikumban, mert azok mérete nem teszi lehetővé a költséghatékony diagnosztizálást. A nem-szindrómás öröklődő hallásvesztés hátterében azonban nem csak a GJB2 gén mutációi állhatnak: például a GJB3, GJB6, GJA1, COCH, KCNQ4, SLC26A4, POU3F4, vagy a MYO6-ban bekövetkező mutációk is okozhatnak ilyen hallásproblémát. Ezen gének defektusai jellemzően a belső fül igen érzékeny ionháztartásában okoznak zavarokat, vagy a szőrsejtek differenciálódásában, vagy érésében játszanak szerepet. Genomi DNS-t (gDNS) a klinikumban általában EDTA-val antikoagulált, perifériás vénából levett vérből nyerünk. Ennek azonban vannak hátrányai: a vénás vérvétel gyermekek esetében ijesztő lehet, a vér tárolásához hűtő kell, mely a laborban helyet, illetve viszonylag sok energiát fogyaszt, és a DNS kitisztítása sok időt igényel, még drága, jó minőségű kit használatával is. A világ fejlett államaiban az 1950-es évek óta zajlanak anyagcsere-betegségeket szűrő programok, melyek a levett vér tárolását úgynevezett Guthrie-papíron, vagy Guthrie kártyákon oldják meg. Ezek a kártyák speciálisan kezelt itatóspapírok, amelyekre a 2-4 napos újszülöttek sarkát megszúrva, 4-6 csepp vért szárítanak, majd postai levélként eljuttatják őket a megfelelő diagnosztikai centrumba. Ezekben a centrumokban a papírra szárított vérből az arra alkalmas módszerekkel olyan metabolitok meglétét, hiányát, vagy mennyiségét lehet megállapítani, amik jelzik a kérdéses anyagcsere-betegségek esetleges fennállását. Történtek ugyan kísérletek nukleinsavak (mind RNS, mind DNS) Guthrie-papírokra szárított vérből történő kitisztítására és felhasználására genetikai analízisre, de ezek a módszerek széles körben nem terjedtek el, és nem vizsgálták az alkalmazhatóságukat részletekbe menően. Így a szárított vért továbbra is elsősorban fehérjék, metabolitok kimutatására használják.

2. Célkitűzések Célkitűzéseink egyik csoportja az volt, hogyan lehetne a következő paramétereket optimalizálni, illetve meghatározni: 1. Megvizsgáltuk három különböző módszer alkalmazhatóságát genomi DNS Guthrie papírra szárított vérből történő kitisztítására. 2. A szárított vérek Guthrie papíron történő eltarthatóságának korlátai: a kinyerhető DNS minősége és mennyisége a papírra szárított vér korának függvényében. 3. Egy szárított vércseppből kivont genomi DNS-oldatból elvégezhető PCR reakciók számának meghatározása. A következő kérdésekre kerestük a választ a vizsgált populáció alapján: 4. A GJB2 gén 35delG mutációjának előfordulási gyakorisága a vizsgált populációban.

2


5. A GJB2 gén egyéb mutációinak előfordulási gyakorisága ugyanezen pácienseink körében. 6. Más (nem GJB2) génekben előforduló mutációk gyakoriságának vizsgálata. 7. Annak vizsgálata, hogy más (nem GJB2) génekben előforduló mutációk hogyan befolyásolják az alany hallását. 8. A genetikai és az audiológiai profil között meghatározható-e összefüggés? 9. A talált eredmények használatából a cochleáris implantáció profitálhat-e: a genetikai profil alapján az audiológiai profil megjósolható-e egyes személyek esetén?

3. Anyagok és módszerek 3.1.

Guthrie papírok

A Szegedi Tudományegyetem Gyermekgyógyászati klinikájára érkeznek az ország keletidélkeleti részéből az újszülött osztályokról a Guthrie-papírra szárított vérek. 576 db-ot választottunk ki közülük véletlenszerűen, ezekből a mintákból állt az egyik vizsgált populáció. 48-48 db minta 1996 és 1997-ből származott, további 96-96 db-ot válogattunk az 1999, 2000, 2001, 2004, 2005-ös évekből.

3.2.

Pácienseink

A másik vizsgált csoport 318 egyénből állt. Elsősorban a klinikánkon cochlearisan implantált (CI), ismeretlen eredetű halláskárosodásban szenvedő betegeink (52), illetve CIjelöltek (56), valamint hozzátartozóik (n=163) adták a vizsgált populáció nagy részét. CIhasználók és CI jelöltek esetében a beszédértés 25%, a hallásküszöb pedig 70dB alatt volt. 20 CI-vel rendelkező páciensünk családtagjainak szűrésére nem volt módunk. Néhány klinikai betegünk is részt vett a programban, ők a fenti feltételeknek egyénenként szintén megfeleltek (n=47).

3.3.

Az általunk vizsgált gének, régiók

Gén

Exon #

GJB2

kezd

Amplifikátum vége

hossz

1

1430

2110

681

1

650

1603

954

GJA1 GJB3

4 5 6 and 7 1 1

7446 4235 4865 5894 11207 1674

7586 4386 4927 6176 12355 2486

141 152 63 283 1149 813

GJB6

1

734

1519

786

12SrRNA TRNS1TRND COCH

3

kezd

vége

hossz

név

1385 1798 1400

1804 2121 1620

420 324 221

DF1f DF2f DF3f

7336 4192 4733 5854 11201 1636 1961 2239 724 1077 1272

7600 4477 5125 6196 11335 1979 2240 2492 1082 1340 1583

265 286 393 343 135 344 280 254 359 264 312

DF4f DF5f DF6f DF7f DF8f DF9f DF10f DF11f DF12f DF13f DF14f


Gén

Exon #

Amplifikátum

kezd

vége

1 5 6 and 7 4 6 and 7 10 and 11 13 17 19 1

83 35336 35864 13530 22568 33769 37408 43697 51905 33

396 35461 36249 13714 22903 34082 37477 43751 51988 1119

314 126 386 185 336 314 70 55 84 1087

MYO6

2

GJB2

31 1

68301 91363 92003 164846 1430

68464 91504 92199 165097 2110

164 142 197 252 681

GJB6

1

734

1519

786

POU3F4

1

33

1119

1087

SLC26A4

4 6 and 7

13530 22568

13714 22903

185 336

KCNQ4

6 and 7

35864

36249

386

COCH

5

4865

4927

63

GJB2

1

1430

2110

681

KCNQ4

SLC26A4

POU3F4

hossz

kezd

vége

8 35281 35861 13463 22524 33764 37358 43648 51858 15 401 777 68259 91332 91872 164830 1798 1651 734 978 1226 20 259 454 803 13523 22558 22690 35864 36059 4733

415 35477 36262 13829 22920 34143 37555 43799 52086 405 783 1132 68570 91518 92216 165193 2124 1804 981 1233 1531 277 571 809 1134 13733 22837 23042 36152 36263 4959

hossz

név

408 197 402 367 397 380 198 152 229 391 383 356 312 187 345 364 327 154 248 256 306 258 313 356 332 211 280 353 289 205 227

DF15f DF16f DF17f DF18f DF19f DF20f DF21f DF22f DF23f DF24f DF25f DF26f DF31f DF32f DF33f DF34f DF35f DF36f DF37f DF38f DF39f DF40f DF41f DF42f DF43f DF44f DF45f DF46f DF47f DF48f DF49f

809

DF2 F/R

1. Táblázat A kiválasztott gének és vizsgált régióik. Az általunk használt primerek nevét és hosszát is feltüntettük.

3.4.

A DNS kitisztítása, PCR reakciók

A genomi DNS-t a levett vénás, EDTA-val antikoagulált 3 ml vérből a Gentra „Versagene Blood Kit”-jével extraháltunk. Egy alkalommal 400 µl vérből tisztítottunk DNS-t, a DNS-oldat koncentrációját a 260 és 360 nm-en mért adszorpciójából becsültük. A Guthrie papírra szárított vérek esetében 4 mm-es korongokat vágtunk ki a papírból. 3 genomi DNS-tisztító módszer hatékonyságát vizsgáltunk. Az első módszer esetében a korongokat 200 µl Eppendorf Hotmaster Taq pufferbe, PCR csövekbe helyeztük. Ezután 10 percig 96 °C, 10 percig 25 °C, végül ismét 10 percig tartó 96

4


°C-os hőkezelés után 16 000g-n centrifugáltuk a mintákat 2 percig. A felülúszót ezután átpipettáztuk steril csövekbe, majd hűtőben tároltuk 4°C-on további felhasználásig. A második módszer szerint a papírkorongokat 200 µl Eppendorf Hotmaster Taq pufferbe helyezés után 55°C-os vízfürdőben inkubáltuk 10 percig, majd 16 000 g-n centrifugáltuk 2 percig. A felülúszót szintén 4°C-on tároltuk további felhasználásig. A harmadik módszer a második módszer kiegészítése azzal, hogy a mintákat az 55°C-os vízfürdőben történő inkubálás közben (10 percig) ultrahangos szonikálással is kezeltük. Ezután szintén ugyanúgy centrifugáltuk, majd tároltuk őket. A mintákból ezek után PCR kísérleteket végeztünk. Vizsgáltuk mind a minták korának hatását, mind a gDNS hígíthatóságát. A 2. Táblázatban található primerekkel dolgoztunk. Primer név

Szekvencia

Leírás

ICF

CCC ACC TTC CCC TCT CTC CAG GCA AAT GGG

Belső kontrol (serine proteinase inhibitor gene)

ICR

GGG CCT CAG TCC CAA CAT GGC TAA GAG GTG

Belső kontrol (serine proteinase inhibitor gene)

GJC

AGT GAT CGT AGC ACA CGT TCT TGC A

Közös reverz primer a GJB2-höz

GJW

GCA CGC TGC AGA CGA TCC TGG GGA G

Primer a GJB2 35delG vad allél detektálásához

GJM

CAC GCT GCA GAC GAT CCT GGG GAT

Primer a GJB2 35delG allél detektálásához

DF2F

TCT CCC TGT TCT GTC CTA GC

GJB2 exon és flanking régió szekvenáláshoz

DF2R

TTT CCC AAG GCC TCT TCC AC

GJB2 exon és flanking régió szekvenáláshoz

2. Táblázat A PCR, és AS-PCR kísérletek során, a GJB2 gén 35delG mutációjának kimutatására alkalmas primerek, valamint a GJB2 kódoló exonjának szekvenálásához használt primerek szekvenciái

PCR reakciókkal vizsgáltuk a minták korának (a tárolás során eltelt idő) hatását, a gDNS oldat hígíthatóságát a PCR reakciókban történő felhasználás során, valamint a PCR primereink specificitását. Allél-specifikus PCR (AS-PCR) reakciókat végeztünk a GJB2 gén 35delG mutációjának meghatározására minden (318+576=794) mintán. A DF2F/DF2R primerek termékeit megszekvenáltuk mind a 318 páciensünk mintáján.

3.5.

dHPLC

A Helix System-et és a Varian Star Workstation szoftvert használtuk az SZTE ÁOK II. sz. Belgyógyászati klinikáján a dHPLC mérések elvégzéséhez. Mind a 49 primer vizsgálata más dHPLC beállításokat igényelt, ezek részletezésétől terjedelmi okok miatt eltekintünk.

3.6.

Audiológiai vizsgálatok

A klinikai audiológiai vizsgálatokat a nemzetközileg elfogadott sztenderdek alapján végeztük. A tisztahang küszöböt rendre 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz-en határoztuk meg. A következő kategóriákra osztottuk az audioramok alapján a hallásvesztéseket: -10-20 dB: normál hallás 20-30 dB: enyhe fokú halláskárosodás 30-70 dB: közepes fokú halláskárosodás 70-90 dB: súlyos fokú 90< dB: siketséggel határos halláskárosodás. A mérések nagy részét a klinikánkon található GSI 16 típusú audiométeren végeztük, mindössze néhány páciensünk leletei készültek más intézetben.

5


4. Eredmények és diszkusszió 4.1.

DNS preparálása, PCR optimalizálás Rendre 0,5, 2, és 10 μl genomi DNS templát oldat felhasználásával megmutattuk, hogy az általunk vizsgált szárított vérből történő DNS extrakciós módszerek közül a 96°C-on forralás adja a legmegbízhatóbb eredményt. A másik két módszerrel, a minták korától függetlenül, a PCR-ek nem adnak kielégítő, megbízható eredményt (1. ábra)

1. ábra 1 = 0.5μl, 2 = 2.5μl, 3 = 10 μl gDNS templát oldat (a): 10 perc@96°C 1 perc@25°C 10 perc@96°C percig, PCR-eszközben (b): 10 perc@55°C vízfürdőben (c): 10 perc@55°C vízfürdőben, ultrahang szonikálással Az 1,2,3-as számmal jelzett minták mindig ugyanabból a gDNS oldatból származnak, mind a 3 ((a), (b). (c)) mérés-sorozatban.

A mérések során a gDNS templát hígításának lehetőségét is vizsgáltuk. Azt kívántuk megbecsülni, hogy egy csepp szárított vérből mennyi PCR reakció elvégzése lehetséges, lehetőség van-e nagyobb gének (néhányszor tíz kilobázis) szekvenciájának meghatározására. (2. ábra) 2. ábra A PCR termékek hozzávetőleges mennyisége, a Guthrie papírból extrahált gDNS hígításával összevetve 1. nincs hígítás, 2. 5x hígtás, 3. 50x 4. 500x, 5. 1000x hígítás. “bp”: létra. A DF2F primerrel végzett kísérlet. Ezen primer termékének a hossza 809 bp. A sávok intenzitása a hígítással fordítottan arányosan csökken.

Az EDTA-val antikoagulált vénás vérből kitisztított gDNS különböző hígításaival készült PCR-kísérletek eredménye. Mintegy 500x-os hígítást lehet elérni. (3. ábra) 3. ábra A GJW primerrel készült PCR (35delG vad genotípust detektál) A számok a hígítás mértékét jelzik. A legalsó sorban a PCR-primer dimerek láthatók, melyekből egyre több van, ahogy a PCR termékből egyre kevesebb keletkezik.

6


A minták (Guthrie papírok) korának hatása a PCR minőségére. Megfelelő DNS extrahálás és hígítás esetén akár tíz éves mintákon is megbízható, aspecifikus PCR termékektől mentes PCR végezhető.(4. ábra) 4. ábra A DF2F primerrel végzett kísérletek. 1 kbp és 750 kbp: molekulatömeg-kalibráció (“M”). Nem voltak aspecifikus PCR termékek ezzel a primerrel, ha az (a) módszert használtuk. Itt az 1, 2, 3 mind más-más minta volt. Minden évből 3-3 mintát teszteltünk.

35delG AS-PCR kísérlet, mely mindhárom genotípust mutatja (5. ábra). Az AS-PCR során két primer-párral dolgozunk, úgy, hogy az egyik csak a vad, a másik csak a mutáns szekvencia esetén elongálódik, azaz képez PCR terméket. Az 1,2,3,4,6,7 számú minták vad genotípusú egyénektől származnak, az 5-ös minta heterozigóta, a 8-as pedig homozigóta recesszív genotípusú pácienstől származik. 5. ábra M: molekulatömeg-kalibrálás („létra”), w: vad típusú allélt detektáló primer terméke (GJW primer), m: 35delG+ allél (GJM primer) IC: belső kontrol (ICF és ICR primerek). Itt sem figyelhetők meg aspecifikus termékek

A kísérleteink során használt többi primerrel végezve PCR-t sem keletkeztek aspecifikus termékek. A dHPLC kísérletek során használt primerek termékei mintegy 150-400 bp nagyságúak voltak (6. ábra) 6. ábra A számok az 1. Táblázatban található gének megfelelő primereit takarják, a „DF” jelölés elhagyásval.: 1, 2, 36: GJB2; 3, 4: 12SrRNS; 5, 6, 7: COCH; 8: GJA1; 9, 10: GJB3; 31, 32, 33, 34: MYO6; 37, 38, 39: GJB6; és 40: POU3F4. A gélkép két oldalán található számok („b” jelölés) a PCR termékek hosszát jelzik, bázispár egységekben.

7


4.2.

Mutációk detektálása

Munkánk során a GJB2 gén 35delG mutációját külön vizsgáltuk, mert a Kaukázusi rasszban a nem-szidrómás, öröklődő halláskárosodások nagy százalékáért ez az egy pontmutáció a felelős, és megléte korai életkorban kialakuló, mindkét oldalt, a teljes frekvenciatartományt érintő súlyos fokú halláskárosodást okoz. Minden mintán AS-PCR-t végeztünk. A Guthrie papírokról származó mintákat mint „általános”, a magyar lakosságot jellemző mintát tekintettük, és megállapítottuk, hogy a 35delG- allél gyakorisága mintegy 2,3%, azaz megegyezik az irodalomban közölt adatokkal. Az 576 mintából egy esetben sem találtunk homozigóta recesszív genotípust, ami várható volt, tekintve a 35delG-- 1/1000 1/2000 előfordulási arányát. 13 35delG+- genotípusú egyént találtunk. A klinikai pácienseink között 51 heterozigóta, és 24 homozigóta receszív 35delG genotípusú pácienst Összesen 35delG +/- 35delG -/- # 35delG allélek találtunk, ami rendre A - Guthire papír 16% és 7,6%-ot tesz Személy 576 13 0 563 ki a 318 vizsgált % 100 2.3 0 97.7 mintából. A 318-ból 52 CI B - EDTA-antikoagulált vér használó, vagy CI-re Személy 318 51 24 243 jelölt személy volt, % 100 16.0 7.6 76.4 közöttük 5 C - CI felhasználók (EDTA- EDTA-antikoagulált vérből heterozigótát, és 11 Személy 52 5 11 36 homozigótát % 100 9.6 21.2 69.2 találtunk (9,6% és 21,2%) 3. Táblázat A GJB2 gén 35delG mutációjának előfordulása a vizsgált populációkban

A GJB2 gén egyéb mutációit szekvenálással határoztuk meg. Ezeket a méréseket csak a klinikai beteganyagon végeztük el, mert előfordulási valószínűségük nagyon kicsi, így az „általános” populációban nagy valószínűséggel csak néhányat, vagy egyet sem találtunk volna. Az általunk talált mutációkat és százalékos előfordulási arányukat a 4. Táblázatban foglaltuk össze. Number of GJB2 mutations

Percent of GJB2 mutations G109A +- V37I

15

2 0,63

5.66 G71A +W24STOP

10 3.14

T269C+L90P

G95A+R32H +-

1 0,31 G139T+/E47STOP +-

3 0,94

2 0,63

2 0,63 C164T+-

1 0,31

T101C+M34T +-

G380A -/R127H

G380A +R127H

1

2

7

0,31 G478 A+-

1 0,31

0,63 176 delG +-

1 0,31

2,20 A341G+- / E114G+-

2 0,63

25 7.86 Total = 318 100 4. Táblázat A GJB2 génben talált egyéb (nem 35delG) mutációk, és százalékos előfordulásuk a vizsgált populáción (n=318) belül.

8


A dHPLC mérések során arra kerestünk választ, hogy a genom egyéb, általunk a szakirodalom alapján kiválasztott régióiban milyen gyakorisággal találhatók SNP-k (nukleotid polimorfizmusok, azaz pontmutációk, melyek vagy okoznak problémát, vagy nem), illetve ezek SNP-k az általunk vizsgált populációban megfeleltethetők-e az audiológai eredményeknek. A dHPLC méréseket a GJB2 gén kódoló exonjának vizsgálatával ellenőriztük. Mivel ezt az exont mind a 318 egyén mintáján megszekvenáltuk, így a dHPLC mérésekkel összevetve meghatározhattuk ezen módszer megbízhatóságát. Úgy találtuk, hogy minden, a szekvenálás során talált SNP esetében a megfelelő mintánál a dHPLC is kimutatta a polimorfizust. Egyébként ezt irodalmi adatok is alátámasztják, létezik közlemény, mely szerint a dHPLC 100%-os pontossággal használható mutáció-detektálásra. A vizsgált populáció 318 tagjának mind a 49 régióját megvizsgálva, és nem számítva a GJB2 gént, körülbelül 15 000 mérés adatait összegezve – 131 SNP-t detektáltunk dHPLC-vel. Két gén egy vizsgált régiójában sem találtunk polimorfizmust (GJA és POU3F4). A talált SNP-k számát az 5. Táblázat foglalja össze. Méréseink alapján elmondható, hogy a rutinszerű, teljes körű genetikai szűrés – azaz szekvenálás – még válogatott esetekben is viszonylag ritkán vezetne eredményre. Összesen

12s rRNS

COCH

GJA1

GJB3

GJB6

KCNQ4

SLC26A4

POU3F4

MYO6

131

29

6

0

32

5

37

2

0

21

5. Táblázat A gének vizsgált régióiban talált polimorfizmusok száma (a GJB2 gént nem tüntettük fel)

Cochlearis implantatum használóknál 35 esetben találtunk genetikai eltérést, amely felelőssé tehető a súlyos fokú halláskárosodásért. Ebből 12 esetben csak a GJB2 gén vizsgált szakaszában találtunk mutációt, 4 esetben a GJB2-ben és más génben találtunk eltérést. 17 esetben más génben is találtunk SNP-t. A korábban tisztázatlan eredetű halláskárosodások (alapos anamnézis felvétel, radiológiai, fül-orr-gégészeti kivizsgálás után is rejtve maradt a kiváltó ok) mintegy 6. Táblázat kétharmadát tudtuk genetikai problémára visszavezetni. 19 esetben azonban a halláskárosodásnak nem találtuk genetikai hátterét, ami az esetek 36,5%-a. Fontos kiemelni, hogy jelen vizsgálatok során csak olyan régiókat ellenőriztünk, melyekről már az irodalomban korábban megjelentek közlések. Természetesen a tisztázatlan esetek mögött - a nem ellenőrzött régiókban – állhat örökletes probléma. A fenti eredményeket a 6. Táblázatban (azon CI páciensek, akiknél csak a GJB2 gén exonjában találtunk eltérést), és a 7. Táblázatban foglaltuk össze. mutáció csak 35delG-csak 35delG-+ T269C+- L90P G109A +- V37I G380A +- R127H G 478 A+-

db 6 2 1 1 1 1

Páciens GJB2 mutáció dHPLC primer

1 35 delG --

2

3

4

5 35 delG --

6

7

DF33

DF33

DF33

MYO6

MYO6

DF9,DF33 12srRNS, MYO6

DF33

Gén

DF9,DF11,DF33 12srRNS, GJB3, MYO6

MYO6

MYO6

DF9,DF17 12srRNS, KCNQ4

9


Páciens GJB2 mutáció dHPLC primer Gén Páciens GJB2 mutáció dHPLC primer Gén

8

9

10

11

12

13

14

DF9 GJB3 18

DF33 MYO6 19

DF9 GJB3 20

DF48 KCNQ4 21

DF4

DF4

DF12

DF4

35 delG+DF17 DF17 KCNQ4 KCNQ4 15 16

DF6 COCH 17 35 delG+- G95A-

DF33

DF33

MYO6

MYO6

DF9, DF11, DF17 KCNQ4, GJB3, KCNQ4

12srRNS

12srRNS GJB6

12srRNS

7. Táblázat A táblázat azon CI-s páciensek adatait tartalmazza, akiknél a GJB2 génben nem, de máshol igen, vagy a GJB2 génben is, és máshol is találtunk SNP-t

5. Összefoglalás 1. Megvizsgáltunk és összehasonlítottunk 3 eljárást a genomi DNS vérből történő kitisztítására Guthrie papírból. Bebizonyítottuk, hogy egy viszonylag egyszerű eljárással több száz kísérlethez elegendő mennyiségű DNS-t lehet extrahálni a papírra szárított vérekből. 96 mintából mintegy fél óra alatt kinyerhető a fenti mennyiség. Szignifikánsan kevesebb munkával pucolható DNS szárított papírról, mint EDTA-s vérvételi csőben tárolt vérből, miközben a tárolás költségei is jóval alacsonyabbak, és a vérvétel is kevésbé traumatikus a gyermek számára. 2. Munkánk során megmutattuk, hogy a Guthrie papírra szárított vérből kitisztított DNS legalább 10 évig PCR és szekvenálás céljára használható marad, még abban az esetben is, ha kifejezetten mostoha körülmények között tárolják a papírokat. A GJB2 gén teljes kódoló exonját meg tudtuk szekvenálni papírra szárított vérből tisztított DNS-ből. 3. Megmutattuk, hogy egy darab Guthrie papírra szárított vérből (3-4 csepp) kitisztított genomi DNS-ből legalább ezres nagyságrendű PCR végezhető. Így, ha szükséges, lehetőségünk van akár nagyobb gének szekvenciáinak a meghatározására is. 4. Megmutattuk, hogy az általunk vizsgált, véletlenszerűen összeválogatott, Magyarország déli-, délkeleti régióiból származó mintákból álló populációban a GJB2 gén 35delG mutációja az irodalomban közölt, a Kaukázusi populációra vonatkoztatott adatokkal megegyezik, mintegy 2-2,5%. Az ismeretlen eredetű halláskárosodásokkal rendelkező páceinseink esetében ez az arány mintegy 31-32%, ami 16-szor magasabb arány, mint amit normál populáció esetében találtunk. 5. Számos más mutációt is találtunk a GJB2 gén kódoló exonjában. Leírtuk a C164T és 176delG polimorfizmusokat, ezeket eddig nem közölték a szakirodalomban. Adataink alapján a 176delG autoszómális domináns öröklésmenetet mutató mutáció is lehet. A

10


C164T valószínű fenotípusos eltérést nem okozó polimorfizmus. A többi leírt mutációt sem tanulmányozták részletekbe menően a magyar populációban. 6. A 318-ból 29 olyan esetben, ahol valamilyen fokú halláskárosodás is fennáll, találtunk a GJB2- génen kívül más genomi régiókban is eltérést. Ez mintegy 11%-a a vizsgált mintának. 97 SNP-t találtunk a 318 páciens vizsgált genomi régióiban. 17 esetben két régióban is találtunk SNP-t (két esetben ugyanabban a génben), 8 esetben 3 SNP-t találtunk, ebből 5 esetben a háromból kettő SNP ugyanabban a génben, de másik régióban volt. 7. Habár sok SNP-t találtunk, a kiterjedt rokonsági kapcsolatok hiánya a populációmintánkban nem teszi lehetővé, hogy pontosan megfeleltethessük egymásnak a genetikai és audiológiai leleteket. A genetikai kutatásokhoz kitűnően használható kiterjedt, nagy családok és a rokonsági kapcsolatok részletes számontartása a NyugatEurópai és a magyar családok körében kevésbé elterjedt, így az ilyen adatokra épülő kutatások nehezebben kivitelezhetők ezen országokban. 8. Adataink alapján csak néhány, jól meghatározott, alaposan tanulmányozott esetben lehetséges az audiológiai profil meghatározása a genetikai leletek alapján, jellemzően egy-egy gén bizonyos régiói esetében. Mivel ezen mutációk előfordulási gyakorisága nagyon alacsony, még „válogatott populáció” esetén is, megfelelő genetikaiaudiológiai megfeleltetés eléréséhez az ország lakosságának minél nagyobb hányadát kellene audiológiai és hallásgenetikai szűrőprogramokba bevonni. 9. Eredményeink alapján a cochlearis implantációra történő kivizsgálás során a genetikai teszteknek az elvégzett vizsgálatok részét kellene képezniük, erre utal a CI-s populációban talált genetikai eltérések relatíve nagy száma. Vizsgálataink alapján a genetikai profilból az audiológiai problémákra csak becslést tudunk adni, pontos képet nem, mégis a talált mutációk nagy száma arra utal, hogy sokkal több halláskárosodás esetében állhat genetikai ok a háttérben Magyarországon, mint eddig gondoltuk volna.

6. Köszönetnyilvánítás Elsősorban köszönetemet szeretném kifejezni dr. habil. Kiss József Gézának, témavezetőmnek. További köszönettel tartozok a Fül-orr-gégészeti és fej-nyaksebészeti klinika előző, és jelenlegi intézetvezetőjének, Czigner Jenő és Jóri József professzoroknak, valamint Kovács Kornél professzornak, a Biotechnológia tanszék vezetőjének, hogy lehetővé tették számomra, hogy az intézetükben dolgozhattam. Külön köszönettel tartozom dr. Csáki Róbertnek, aki a munka végzése során volt segítségemre, mint munkatárs, és mint barát egyaránt. Köszönettel tartozom Nánai László professzornak barátságáért, aki ha, kezdtem elveszíteni a hitemet a tudományban, mindig vissza tudta azt adni. Köszönet jár Tóth Ferenc kollegámnak a segítségért, amit tőle kaptam, és Klem József PhD hallgatónak, a Biotechnológia tanszékről, az ötletekért és a laborban nyújtott segítségéért.

11


Dr. Tálosi Gyula a Gyermekklinikáról biztosította számunkra a Guthrie papírokhaz való hozzáférést, ezúton is köszönjük neki. Az SZTE II. Belgyógyászti klinikáján dr. Sepp Róbertnek és Csanádi Miklós professzornak tartozom köszönettel, hogy a dHPLC labort a rendelkezésükre bocsájtották, és egyaránt köszönöm a mérések kezdetén és a későbbiekben nyújtott segítségüket. Köszönet a kaposvári Somogy Megyei Önkormányzat Duráczky József Óvodája, Általános Iskolája, Egységes Gyógypedagógiai Módszertani Intézménye, Diák- és Gyermekotthona, és a szegedi Klúg Péter Óvoda, Általános Iskola, Szakiskola, Alapfokú művészetoktatási Intézmény vezetőinek és dolgozóinak és dr Totth László főorvosnak Kaposvárról a fáradozásért és a segítségért, amit nyújtottak nekünk. Köszönet a klinika audiológus asszisztenseinek az audiológiai mérésekért, valamint az ambulancia dolgozóinak a vérvételek során nyújtott segítségükért. A biotechnológia tanszék laboránsainak és a dHPLC laboratórium laboránsainak a néha hosszadalmas mérések során a társaságukért és az elvégzett munkáért egyaránt köszönet jár. Köszönöm dr. Fodor Barnának, barátomnak, aki, ha kellett, szakmailag a rendelkezésemre állt, alaposan átolvasta és kritikai észrevételeivel jobbá tette értekezésemet. Köszönjük dr. Nagy Elemérnek a munka tervezése során adott ötleteit, valamint hogy néhány páciensét volt szíves hozzánk irányítani. Nem utolsósorban hálás köszönettel tartozom családomnak: szüleimnek, és barátnőmnek, dr. Fazekas Piroskának, hogy mindvégig kitartottak mellettem és bíztattak, ha kellett. A munkát a “Gazdasági és versenyképességi GVOP-3.1.1-2004-05-0498/3.0 számú pályázattal.

operatív

program”

támogatta,

a

7. Publikációk A tézisekhez kapcsolódó közlemények A. L. Nagy, R. Csáki, F. Tóth, R. Sepp, M. Csanády Sr., M. Csanády Jr., Gy. Tálosi, J. Klem, K. Kovács, J. Jóri, J. G. Kiss: Possibilities of early detection of hearing disturbances of genetic origin. Proceedings of the 8th International Congress of The Mediterranean Society of Otology & Audiology, 17 - 21 May 2006 Dubrovnik, Medimond. Srl. Bologna, Italy Pp:15-18 (2006). A. Nagy, R. Csáki, J. Klem, L. Rovó, F. Tóth, G. Tálosi, J. Jóri, K. Kovács, J. Kiss: Minimally invasive genetic screen for GJB2 related deafness using dried blood spots International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology, Volume 74, Issue 1, Pages 75-81 A GJB2 gén 35delG mutációjának vizsgálata a Szegeden cochlearisan implantáltak és rokonaik populációjában allél specifikus polimeráz láncreakcióval.Nagy L. Attila, Dr. Csáki Róbert, Dr. Tálosi Gyula, Klem József, Dr. Jóri József, Dr. Kovács Kornél, Dr. Kiss József Géza (közlésre elfogadva) Egyéb közlemények Idézhető abstractok KISS J. G., NÁNAI L., BERKESI O., PACZONA R., NAGY A., TÓTH F., JÓRI J., CZIGNER J.: 12


Congress of European UV resonance RAMAN spectroscopy of human tissues. 2nd Laryngological Society Roma, Italy, 23-26 March 1998. Eur.Arch.Oto-Rhino-L. 255 (Supplement 1): S39 (153) 1998. KISS J. G., TÓTH F., SZAMOSKÖZI A., NAGY A., JÓRI J., CZIGNER J.: Results of neural response telemetry (NRT) measurements in Hungary. 4th European Congress of Oto-RhinoLaryngology Head and Neck Surgery Berlin, Germany May 13-18, 2000. Laryngo Rhino Otol, 79 (Supplement 1): S146, 2000. Kiss J. G., Tóth F., Jarabin J., Nagy A. L., Torkos A., Szamosközi A., Jóri J., Czigner J.: Objective measurements in cochlear implant users. 73. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie Baden-Baden, Deutschland, 8-12, Mai 2002 Eur Arch Otorhinolaryngol Folyóiratcikkek: J. JANICSKÓ-CSÁTHY, A. NAGY, L. NÁNAI, W. MARINE, S. P. A. SOUTO, M. BALKANSKI AND T. F. GEORGE Comparative Study of Single Crystals and Laser-Grown Films of V2O5 Journal of Materials Research 17, 1096-101 (2002) NAGY L. A., TÓTH F., VAJTAI R., GINGL Z., JÓRI J., KISS J. G.: intensity of DPOAE’s. Int Tinnitus J 8(2): 94-96. 2002.

Effects of noise on the

KISS J. G., TÓTH F., NAGY L. A., JARABIN J., SZAMOSKÖZI A., TORKOS A., JÓRI J., CZIGNER.: Neural response telemetry in cochlear implant patient. Int Tinnitus J 9(1): 59-60. 2003 TÓTH F., KISS J.G.,NAGY L. A., JÓRI, J.: Kognitív eseményfüggő potenciálok és a beszédmegértés. Fül-Orr-Gégegyógyászat 49(3), 136-140. 2003. TÓTH F., KISS J.G.,NAGY L. A., JÓRI, J.: Agytörzsi kiváltott potenciálok karakterisztikája fülcimpa elektróda alkalmazásakor Fül-Orr-Gégegyógyászat 50(3): 245-247. 2004. Szendi I, Racsmány M, Cimmer C, Csifcsák G, Kovács ZA, Szekeres G, Galsi G, Tóth F, Nagy A, Garab EA, Boda K, Gulyás G, Kiss JG, Dombi J, Pléh C, Janka Z.: Two subgroups of schizophrenia identified by systematic cognitive neuropsychiatric mapping. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 2009 Oct 15. [Epub ahead of print]

13

Szegedi Tudományegyetem Elméleti orvostudományok doktori iskola

Recommend Documents